物理化学理论与实验教学体系

来源：职称阁分类：教育论文时间：2019-12-14 10:48热度：

　　独立学院是我国的高等教育大众化的一种重要探索形式，始于20世纪90年代末，办学规模占整个本科教育的比例高达百分之十几。从人才培养层次角度，独立学院多以培养复合型和应用型人才为目标，专业设置与社会需求，尤其是地方经济密切相关，注重学生的应用能力，丰富了社会人才需求。独立学院生存的根本在于本科教学质量，学分制以威廉·洪堡的学术自由[1]为核心，包括“教的自由”和“学的自由”，有着显著的优点:①在优化教学资源配置，调动学生学习积极性与创造性，激发教师优化教学设计等方面有着积极的作用[2-4]。②采取学分制教学可以根据市场需求，方便设置教学课程以满足市场对应用型人才的需求;③对于一些学习能力较弱的学生，全学分制中弹性的学习年限可以给予他们充分的时间完成学业。而全学分制的顺利实施对授课质量及教学管理提出了更高的要求，如何调整课程的教学和管理模式，更好地改善教学质量成为一线教学工作者亟待思考的课题。物理化学及物理化学实验是化学化工类本科院校的基础课程之一，它综合了化学、化工各分支学科中所涉及到的理论基础和实验方法、技能，帮助学生进行严谨的逻辑思维训练，有利于提高学生分析问题和解决问题的综合能力。然而目前独立学院的物理化学教学存在较多的问题亟待解决，本文从教学组的教学实践中提炼出一些经验，从而为其他教学组的教学提供借鉴作用。

物理化学理论与实验教学体系

　　1物理化学教学目前存在的问题

　　1.1物理化学学科特点

　　物理化学属于四大化学中的理论性最强的一门课程，涉及热力学、动力学、相平衡、电化学等内容，公式推导与证明繁琐复杂，适用条件多，需要深度分析归纳，知识点应用不明显;而且物理化学实验涉及的仪器较多，仪器原理和操作需要熟练掌握，数据处理复杂。目前独立学院的物化课程体系授课内容与模式基本沿袭重点高校，无法很好地适应独立学院学生的特点。

　　1.2独立学院学生特点

　　独立学院学费较高，大部分学生家庭经济状况较好，学生视野相对开阔，较易受新鲜热闹生动的事物影响，如更喜欢参加社团活动、竞赛等。但学习基础相对薄弱，学习主动性较差，学习习惯一般，不擅长学习需要深度分析归纳，理论性强的学科。因此各独立学院的物理化学课程往往教学效果较差，学生评价低。

　　1.3社会环境影响

　　独立学院大多办学年限不长，校园的软硬件条件相比于其他类型本科院校较差，如图书文献资料不足，实验教学仪器较为缺乏，师资力量相对薄弱，偏年轻化，教学经验不足，实践教学基地的建设尚未深度开展等情况，也在一定程度上限制了学生视野的拓宽与学习能力的开发。同时社会环境的浮躁往往引导年轻学生大多以获取的物质利益多少作为评价其成功与否的标准，因此金融、会计、贸易等专业及课程更易吸引学生，而需要付出更多努力的理工类的吸引力则日渐衰弱，甚至国内高校大多以就业(工作环境好、工资高、强度低等)作为学生学习方向的终极目的而进行引导，应用性不明显的基础理论课程显然不受学生欢迎。

　　1.4全学分制的影响

　　全学分制强调“以人为本”，注重因材施教，促进个性发展，全学分制的实施优化了教学管理，激发了学生的学习兴趣和个人选择性的同时，也为各高校的教学工作及管理工作带来更大的挑战:①学校需要开设大量的选修课程，支撑学生选择，并配套丰富的图书与网络资料、更多的教室、经验丰富的教师等;②授课教师需要花费大量的时间进行备课积累，思考，探索，而独立学院教师的教学任务较其他本科类型的高校重，精力有限，难以保证每门课程的教学质量，尤其是较为枯燥的理论性强的课程，如物理化学等;③选修课程数量的增加和学生选课时间的随意性，导致实验等需要合班上课的课程安排难度加大，这就要求实验课程等需要更改排班模式与教学模式，探索适合于学生可自由选修上课时间的教学管理方式。基于上述原因，近些年来各大高校对物理化学和物理化学实验课程均进行不同程度的改革[5-10]，北京理工大学珠海学院物理化学开课单位涉及7个专业，物理化学教学团队针对上述问题，为提高教学质量，适应教学发展规律与学生特点，实施了物理化学理论与实践教学体系改革。改革内容涵盖教学内容、教学模式、教学方法和手段、实验室建设改革等。以提高物理化学理论课程的应用性、丰富实验教学手段，提升学生的理论思维能力和分析问题、解决问题能力为改革方向。

　　2教学内容改革

　　在物理化学课程的建设和改革中，牢固树立“质量是高等学校生命线”的宗旨，以教育部“质量工程”的高标准为导向，打造精品，推动教学内涵建设，构建了适用于各专业使用的物理化学教学内容。

　　2.1优选教材

　　独立学院是教育普及化，提升整体国民素质的发展产物，大多以培养应用型和复合型人才为培养目标。而学生的学习基础相对薄弱，不喜欢过于理论化的知识体系。因此合适的教材选择成为首先要完成的工作。理论课教材特点应以简单、概括性强、应用案例较多为佳，实验课程的教材应以应用型和综合性实验为主，兼顾实验设计应绿色化、无毒化，本小组采用物理化学课程采用南京大学版《物理化学核心教程》(第二版，第三版)，实验教材选择南京大学出版社孙尔康等老师编辑的物理化学实验(第二版)。

　　2.2简化教学内容，注重思维训练和应用性训练

　　(1)理论教学方面独立学院的办学目标是要突出基础性、先进性和应用性的特点，培养应用型、复合型人才，授课时要求学生能用基本原理、公式去解决一些实际问题即可，因此课程内容里删减了大量繁琐的化学公式推导、证明，而注重公式在不同情况下的应用。基本内容涵盖热力学、动力学、化学平衡、相平衡、电化学、表面和胶体知识。此外，针对不同专业需求，授课内容及学时分配也有所不同，如相平衡这一章内容对材料、化工专业比较重要，但对生物、食品专业对这一章的要求不高，不同专业需灵活调整;授课时在各专业的教学中增加与专业相关的案例讲解。(2)实验教学方面结合独立学院的特点，加强针对性、注重实用性，开设实验都和物理化学理论课程相互联系，通过实验的操作及后续数据处理加深巩固理论知识的理解。根据不同专业要求，设置相应的应用型实验。比如针对应用化学专业的实验“原电池的组装及电动势的测定”，针对化工专业的实验“液体饱和压的测定”、“挥发性双液系T-X相图的绘制”，针对材料专业的实验“乌氏粘度法测高聚物的平均摩尔质量”等。

　　3教学模式改革

　　以训练学生的理论思维模式和实践应用能力为课程设计的总指导思路，以实际案例和科学研发为课程设计的激发点，摸索并实践了适合于独立院校应用型本科人才培养的物理化学教学模式。

　　3.1案例式教学

　　针对不同专业的要求，在理论授课的过程中加入生活和生产实例讲解，实现“案例式教学”，要求每章节的具体知识点尽可能的有应用实例依托，实现“在学习中应用”。如讲解亨利定律时，引入亨利定律在实际生活中气体溶解度大小的应用;介绍不相容体系相图时，讲述水蒸气蒸馏在实际生产中的应用;讲述原电池时，引入手机电池、新能源汽车电池的类型及行业发展等，课程形式以小组讨论为主，教师给出讨论课题。在实验课程设计时充分考虑应用型实验的设计比例，让学生在和实际生产生活相关的实验设计中进一步加深对理论知识的理解和拓展，实现“在应用中学习”，如通过测试乙醇的饱和蒸汽压测试让学生加深对饱和蒸汽压概念的理解，通过测定电动势，让学生更加熟悉电池的结构和基本工作原理等。

　　3.2翻转式教学

　　教学实践中发现学生普遍反馈课程进度快、难度大、不会应用，实验课程中预习报告基本上是照抄课本，上课以教师讲授为主，学生被动地做实验，缺乏积极性。究其原因，物理化学的课程特点与独立院校学生的特点相冲突，传统的教学模式不利于独立学院学生激发学习兴趣。教学小组借助多样化的教学手段和自制的物理化学理论与实验教学视频库摸索翻转课堂。学生课前观看教学视频，并完成视频中的习题练习，课堂上主要以学生讨论为主，教师讲授课程的难点内容，配以应用练习，把握学生的学习进度。翻转教学中学生成为了学习过程的中心，通过自发完成学习内容，思考问题，分析解决问题来建构知识。教师从传统课堂中的知识传授者变成学习的促进者和指导者，通过对教学活动的设计来促进学生的成长和发展，并进行及时合理的评测，更好地促进学生的学习。

　　3.3教学与应用研究

　　结合化学化工类属应用型学科，涉及相关企业较多，与各地方经济发展密切相关，尤其是中小型企业，高校应充分利用专业优势，发挥科研特长，与当地相关企业进行教学科研合作。把企业的实际问题结合物理化学理论和实验教学内容，积极鼓励学生参与专业相关的科学、教学研究及各类竞赛等。同时教师应积极对外交流，及时跟踪物理化学科研和教学新成果，将科学研究成果和学科前沿知识融入教学之中，不断更新教学内容。

　　4教学手段和方法改革

　　4.1加大教学信息化建设力度，推进优质教学资源共享多样的教学模式需要多样化的教学手段支撑，如建设物理化学及实验课程网站，拍摄适用的物理化学教学的视频库，放置于网络教学平台供学生下载观看，学生可以上网自主学习、进行网上交流、辅导、答疑和学习讨论等，从而突破学习的时间及空间限制，提升教学效果。

　　4.2仪器管理信息化

　　使用网络手段实现便捷的仪器管理，拍摄仪器原理和使用方法的教学资源传于网络，利用二维码技术，通过扫面仪器上的二维码，随时随地进行学习，形成符合现代教育、素质教育和创新教育要求的、有自身特色的与不同本科专业特点相适应的教学方法和多媒体教学手段。

　　4.3注重引入大数据进行教学分析和教学反馈

　　近两年来大数据的发展如火如荼，高校应充分开发、利用大数据进行教学应用，包括全学分制下智能选课、学情分析、教学反馈、学生学习轨迹、行为分析等，根据数据进行针对性教学，提升教与学的切合度。同时利用学生教学反馈，引入全学分制下教师的竞争机制，促进教师提升教学水平。

　　4.4考核模式改革，重视学生学习的全过程

　　公正合理的考核方法是引导学生自主学习、提高教学质量的重要因素。建立起一套完整、细致、公平、准确的考核评价体系是直接关系到开展实验教学内容和实现实验教学目的的一个重要环节。在理论教学中评价体系应避免期末考试比例过重，加入阶段性考试或随堂练习考试的成绩，能更加有效地激励学生的日常良好学习习惯的养成，而不是期末突击复习。实验课程的评价模式应多方位综合，在实验过程中设置明确的要求，如要求学生使用Excel和Origin等软件处理数据，实验报告有数据误差分析和实验分析等。最终根据实验难度、预习情况、实验情况、实验报告综合考核学生的自学能力、操作技能、处理数据能力、分析讨论问题能力、完成报告能力。另外，教学过程中除了注重学生的公平考核外，还应注重教师的合理考核，引入竞争淘汰机制，督促教师优化教学设计，改善教学效果，形成教与学的良好互动。

　　4.5引入人文与社会文化

　　“头脑不是一个要被填满的容器，而是一支需被点燃的火把”，物理化学的学习不应是单纯的知识点堆砌，而应充分展示与知识相关的学科发展史或当前社会热点问题，既能让学生了解知识点的来源，激发其学习兴趣，变被动接受为主动了解，也可引导学生树立正确的科学发展观和人生价值观。如物理化学发展过程中化学家们或惊心动魄或惊喜连连的动人故事，道尔顿出身贫穷的励志，焦耳40年来400余次实验的持之以恒，卡诺英年早逝的遗憾，了解化学家们的成长史，也就了解了物理化学发展的历史背景。而知识点与当前的热点问题的结合更易引发学生的讨论，如电化学章节中引入锂离子电池和燃料电池在航天、汽车、通讯等方面的应用，以珠海银隆新能源有限公司与董明珠之间的故事为例，引导学生了解新能源的发展，关注社会发展动态。

　　5实验室和实践基地

　　实验室和实践基地的建设有利于学生深化课程内容理解、培养动手能力和分析解决问题的能力，了解专业的工作内容，把握行业发展状态，其建设程度直接影响了学生的实验热情和实验完成的效果。加强实验室建设、购置新型教学仪器、强化校内外实践教学基地的建设、整合实验室资源、调整课程安排方式、优化管理模式、提升资源利用效率，从而满足全学分制的要求，保障高质量教学的顺利进行。

　　6结语

　　本科教学质量的提高是一项系统工程，物理化学课程体系的教学模式需要在各个方面进行优化，有待于高校管理方、教师、学生的密切配合，反复摸索，同时应紧跟时代特点，了解学生情况，不断从各个方面优化教学，教学永无止境。物理化学教学体系改革，尤其是建立视频库资源，实现“翻转课堂”授课模式取得了良好的效果。在实验教学中引入经培训过的高年级学生作为实验助理，逐步建设基础实验视频库，优化教学管理模式。学院以物理化学教学模式作为实验教学改革的模板，在基础教学中的其它学科中进行推广，取得了良好的成效;本研究以及实践也为其它独立学院的基础实验改革提供了思路和方法。

　　参考文献

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　　[2]吕静宜.独立学院实施学分制的路径、机制与条件分析[J].高教探索，2013(5):106-109.

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　　[5]裴晓梅，宋子旺，宋冰蕾.浅谈物理化学和物理化学实验课程教学改革[J].广州化工，2012，40(12):188-189.

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　　[9]曹映玉，杨恩翠.如何让学生“爱上”物理化学[J].化学教育，2016，37(6):23-27.

　　[10]胡俊平，刘妍，毕慧敏，等.基于微课的“物理化学实验”翻转课堂教学案例设计[J].化学教育，2016，37(14):45-48.

　　作者：吕京美冯彤英汪烈焰詹世景单位：北京理工大学珠海学院